Comment protéger les connecteurs USB Type-C des décharges électrostatiques ?

13/04/2022 Yue


Aujourd'hui, les consommateurs sont rapidement devenus dépendants des appareils mobiles qui utilisent la norme d'interface de communication USB-C ou USB-Type C, des smartphones et tablettes aux appareils portables et ordinateurs portables, où les ports USB peuvent également doubler la charge rapide pour ces ports d'appareils. Par conséquent, les décharges électrostatiques (ESD) et la protection thermique des connecteurs USB Type-C n'ont jamais été aussi importantes.

Les circuits électroniques avec des câbles et des connecteurs exposés à l'environnement externe (tels que les ports USB) sont des cibles potentielles pour les décharges électrostatiques, les effets des décharges électrostatiques peuvent être générés par un contact humain direct ou l'air, les effets des décharges électrostatiques peuvent atteindre 30 kV ou plus, et les courants peuvent être aussi élevé que 30 A, le temps de montée est très rapide, peut faire fondre le silicium et les fils, et l'énergie de l'ESD est si grande qu'elle peut provoquer une défaillance complète du composant. De plus, les courants induits par les décharges électrostatiques peuvent provoquer des défaillances logicielles, notamment des changements d'état, un verrouillage ou un comportement imprévisible des dispositifs logiques.

1. Pour les lignes USB 2.0, veuillez envisager d'utiliser la diode TVS unidirectionnelle SP3530 ou l'équivalent. Cette diode TVS peut absorber en toute sécurité des frappes ESD de 22 kV, soit près de 3 fois le niveau de 8 kV requis par la norme CEI 61000-4-2, sans atténuation. En règle générale, une faible capacité de 0,3 pF minimise les interférences avec les transitions de signal. Le composant est logé dans un boîtier de montage en surface 0201 conçu pour économiser de l'espace sur la carte de circuit imprimé.

2. Les lignes SuperSpeed ​​nécessitent un composant avec une capacité aussi faible que possible afin de ne pas dégrader les performances des transferts de données à haut débit. Par exemple, la diode TVS bidirectionnelle SP3213, deux diodes connectées anode à anode, offre une protection contre les décharges électrostatiques jusqu'à 12 kV. Ces diodes ont généralement un courant de fuite de seulement 20 nA pour minimiser la dissipation de puissance du circuit et sont conditionnées dans un boîtier de montage en surface compact µDFN-2.

3.Pour l'utilisation de la bande latérale (SBU) et les lignes de canal de configuration (CC), la diode TVS unidirectionnelle SP1006 peut être envisagée. L'appareil peut absorber en toute sécurité des décharges électrostatiques de 30 kV dans un boîtier µDFN-2. Le SP1006 est une diode TVS très fiable, qualifiée AEC-Q101, pour les applications automobiles avec communications USB.

4.Les lignes Vbus nécessitent des diodes TVS capables de supporter des niveaux de puissance plus élevés que les dispositifs de protection de ligne de signal. Les diodes TVS 200 W de la série SPHV protègent les lignes Vbus d'une capacité de 100 W. Les diodes SPHV sont homologuées ESD à 30 kV, qualifiées AEC-Q101 et disponibles dans des boîtiers à montage en surface. Pour les interfaces à plage de puissance étendue, un exemple de solution est une diode SMBJ. Il a une puissance nominale de crête de 600 W supérieure à celle des diodes SPHV et peut absorber des décharges électrostatiques jusqu'à 30 kV. Comme les autres diodes TVS recommandées pour les ports USB, les diodes SMBJ sont des composants à montage en surface.

Chacune des différentes diodes TVS a la fonction nécessaire pour protéger un ensemble spécifique de lignes contre les décharges électrostatiques sans interférer avec le fonctionnement des lignes. L'incorporation de ces diodes dans un circuit empêche les pannes instantanées, les pannes légères et les pannes prématurées potentielles.

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